JP2020522837A - パルス化された双方向無線周波数ソース/負荷 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2018年5月9日に出願した米国特許第15/974,947号の優先権を主張し、2017年5月10日に出願した米国仮出願第62/504,197の利益を主張するものである。上記の出願の開示全体は、参照により本明細書に組み込まれる。
rAuxは、補助電極に印加されるRF波形の電圧に関する設定点を表し、
rDelta Phaseは、主RF波形と補助RF波形との間の位相差またはデルタ位相に関する設定点を表す。
設定点rは、システム出力、
y1=VAuxは、補助電極に印加されるRF波形の測定された電圧を表し、
y2=ΔPhaseは、主RF波形と補助RF波形との間の測定された位相差を表す。
eAuxは、負荷に印加される指令されたRF電圧と負荷に印加される実際のRF電圧との間の誤差または差を表し、
eDelta Phaseは、主信号と補助RF信号との間の指令された位相差と実際の位相差との間の誤差または差を表す。
誤差eは、積分器486に入力され、行列またはベクトルxjによって表される積分された誤差値は、ブロック488に適用される。行列またはベクトルxjは、以下、
x3は、積分器486によって出力される補助電極誤差の積分を表し、
x4は、積分器486によって出力される位相差誤差の積分を表す。
x1=xRailは、以下でさらに説明するように、システム490によって出力される測定された補助レール電圧状態を表し、
x2=xphaseは、システム490によって出力される測定された補助位相状態を表す。ブロック488は、システムブロック490への制御行列またはベクトルuを生成するためにフィードバックゲイン行列Kを適用するゲインブロックである。行列またはベクトルuは、以下、
u1は、補助RF発生器に関する指令されたレール電圧VRAILを表し、
u2は、補助RF発生器によって出力されるRF波形の指令された位相を表す。
システムブロック490は、補助電圧出力yauxと位相出力yphaseとを調整するために入力uに応答する。
K11、K12、K21、およびK22は、状態フィードバックを表し、
K13およびK14は、補助電圧に関する補正定数を表し、
K23およびK24は、位相アクチュエータに関する補正定数を表し、
x1、x2、x3、およびx4については、上記で説明した。
12 マスタRF発生器、主RF発生器
14 補助RF発生器
14' 補助RF発生器
14" 補助RF発生器
16 直流(DC)バス、DCバス
18 マスタRF信号
20 マスタマッチングまたは整合ネットワーク、マスタ整合ネットワーク、主整合ネットワーク
22 マスタ整合RF信号
24 結合ネットワーク
26 補助RF信号または出力、マスタRF信号、補助RF信号、RF出力信号、RF出力
28 補助マッチングまたは整合ネットワーク、補助整合ネットワーク
30 補助整合RF信号
32 マスタ電極、主電極
34 パルス同期出力ポート
36 デジタル通信ポート
38 RF出力ポート
40 補助電極
42 RF入力ポート
44 キャパシタ
46 デジタル通信ポート
48 パルス同期入力ポート
50 パルス同期信号
52 デジタル通信リンク
54 RF制御信号
60 主センサポート、主感知ポート
62 補助センサポート、補助感知ポート
64 マスタ電圧センサ
66 補助電圧センサ
100 コントローラセクション、制御セクション
102 信号生成セクション
104 電力増幅器セクション
106 エネルギー放散セクション
108 DC生成セクション
110 コントローラ
112 補助RF検出器モジュール
114 主RF検出器モジュール、主RF検出器
116 RFアクチュエータモジュール
118 カスタマーインターフェース
122 メモリ
126 通信モジュール
140 RFスイッチモジュール
142 RF同期モジュール
144 位相シフタモジュール
146 phi 1
148 phi 2
152 ドライバ
154 電力増幅器
156 電力増幅器
158 フィルタ
160 VIセンサ
164 アナログフロントエンド
170 AC/DCコンバータ、DC電源
172 可変抵抗負荷
200 波形
202 波形
204 波形
206 波形
400 主電圧、波形
402 補助電圧、波形
404 波形
406 波形
408 波形、レール電圧波形
410 波形、位相、位相波形
412 点
414 点
420a 等高線
420b 等高線
420c 等高線
420d 等高線
420e 等高線
420f 等高線
420g 等高線
420n 等高線
422 点
422' 点
424 点
424' 点
426 矢印
428 矢印、点、終了点
430 プロット、波形
432 プロット、波形
440 点
480 制御システム
482 加算器
486 積分器
488 ブロック
490 システムブロック、システム
500、502...、510 象嵌
500'、502'、...、510' 象嵌
512、514、...、522 象嵌
512'、514'、...、518' 点
540 レール電圧設定点の波形
542 補助電圧の波形、補助電圧
544 位相設定点の波形
546 デルタ位相の波形
540' 波形、レール電圧
542' 波形、補助電圧
544' 波形、位相設定点
546' 波形、デルタ位相
560 波形
562 波形
564 波形
566 波形
560' 波形
562' 波形
564' 波形
566' 波形
568 補助RF電圧モジュール
569 制御モジュール
570 位相差モジュール
572 電圧比較モジュール
574 位相比較モジュール
576 DC電圧モジュール
578 位相出力モジュール
Claims (49)
- 負荷の第1の電極に接続され、前記第1の電極への第1のRF信号を生成する第1のRF発生器と、
負荷の第2の電極に接続され、前記第2の電極への第2のRF信号を生成する第2のRF発生器であって、前記第1および第2のRF発生器が、前記第1および第2の電極にそれぞれのRF電圧を提供する、第2のRF発生器と、
前記第2のRF発生器を制御するためのコントローラであって、前記コントローラが、前記第1のRF発生器または前記第2のRF発生器のうちの少なくとも1つへの制御信号を生成する、コントローラと
を備えるRFシステムであって、
前記第1のRF発生器および前記第2のRF発生器が、前記第1のRF発生器から前記
第2のRF発生器に通信されるRF制御信号に従って実質的に同じ周波数において動作する、RFシステム。 - 前記第2のRF発生器の電力増幅器を駆動するためのDCレール電圧を提供するDC電源をさらに備え、前記コントローラが、前記第2の電極におけるRF電圧を制御するために前記DCレール電圧を変化させる、請求項1に記載のRFシステム。
- 前記コントローラが前記第2のRF信号の位相を変化させる、請求項2に記載のRFシステム。
- 前記コントローラが、前記第1のRF信号の位相と前記第2のRF信号の前記位相とを決定し、前記第1のRF信号と前記第2のRF信号との間の位相差を制御し、前記コントローラが、前記位相差に従って前記第2のRF信号の前記位相を変化させる、請求項3に記載のRFシステム。
- 前記コントローラが前記第2のRF信号の位相を変化させる、請求項1に記載のRFシステム。
- 前記コントローラが、前記第1のRF信号の位相と前記第2のRF信号の前記位相とを決定し、前記第1のRF信号と前記第2のRF信号との間の位相差を決定し、前記コントローラが、前記位相差に従って前記第2のRF信号の前記位相を変化させる、請求項5に記載のRFシステム。
- 前記第1のRF発生器および前記第2のRF発生器が、前記第1および第2の電極にソースまたはバイアス電圧のうちの一方を提供する、請求項6に記載のRFシステム。
- 前記第1のRF発生器および前記第2のRF発生器が、前記第1および第2の電極にソースまたはバイアス電圧のうちの一方を提供する、請求項1に記載のRFシステム。
- 前記第1のRF発生器および前記第2のRF発生器が、連続波動作モードまたはパルス動作モードのうちの1つにおいて動作する、請求項1に記載のRFシステム。
- パルス動作モードにおいて、前記第1のRF発生器は、前記第2のRF発生器のパルシングを制御するために前記第2のRF発生器にパルス同期信号を出力する、請求項9に記載のRFシステム。
- 前記第1のRF発生器が第1のデジタル通信ポートを含むことと、
前記第2のRF発生器が第2のデジタル通信ポートを含むこと
とをさらに備え、
前記第1のデジタル通信ポートおよび前記第2のデジタル通信ポートが接続され、前記第1のRF発生器および前記第2のRF発生器が、前記第1のデジタル通信ポートと前記第2のデジタル通信ポートとを介して通信する、請求項1に記載のRFシステム。 - 前記第2のRF発生器が、前記第2のRF信号の調整を要求するために、前記第2のデジタル通信ポートを介して前記第1のRF発生器に要求を通信し、前記第1のRF発生器が、前記第2のRF信号を調整するために、前記第2のRF発生器に印加されるRF制御信号を変化させる、請求項11に記載のRFシステム。
- 前記調整が、前記第2のRF信号の振幅または位相のうちの1つである、請求項12に記載のRFシステム。
- 前記第2のRF発生器が、前記第2のRF信号のパルシングの調整を要求するために、前記第2のデジタル通信ポートを介して前記第1のRF発生器に要求を通信し、前記第1のRF発生器が、前記第2のRF信号のパルシングを調整するために、前記第2のRF発生器に印加されるパルス制御信号を変化させる、請求項11に記載のRFシステム。
- 前記調整が、パルス繰り返し率、電力レベル、またはデューティサイクルのうちの1つである、請求項14に記載のRFシステム。
- 前記第2のRF発生器が、
前記第1のRF信号の少なくとも1つの第1の電気的特性を検出し、前記少なくとも1つの第1の電気的特性に従って第1のセンサ出力信号を生成する第1のセンサと、
前記第2のRF信号の少なくとも1つの第2の電気的特性を検出し、前記少なくとも1つの第2の電気的特性に従って第2のセンサ出力信号を生成する第2のセンサと
をさらに備え、
前記コントローラが、前記少なくとも1つの第1の電気的特性と前記少なくとも1つの第2の電気的特性とを受信し、前記コントローラが、前記第2のRF信号または前記第2のRF信号のパルシングのうちの少なくとも1つが調整を要求するかどうかを判定し、要求された調整を前記第1のRF発生器に通信する、請求項1に記載のRFシステム。 - 前記第2のRF発生器が、
前記第1のRF信号の少なくとも1つの第1の電気的特性を検出し、前記少なくとも1つの第1の電気的特性に従って第1のセンサ出力信号を生成する第1のセンサと、
電力増幅器と、
前記電力増幅器にDC電圧を出力するように構成されたDC発生器と
をさらに備え、
前記コントローラが、前記少なくとも1つの第1の電気的特性を受信し、前記コントローラが、前記DC発生器に関する設定点を決定し、前記コントローラが、前記設定点に従って変化するDC制御信号を生成し、前記DC電圧を変化させるために前記DC発生器に前記DC制御信号を通信する、請求項1に記載のRFシステム。 - 前記第2のRF発生器が、前記DC発生器、または前記第1のRF発生器と前記第2のRF発生器とを接続するDCバスのうちの1つにエネルギーを戻すように前記電力増幅器内に配置された誘導クランプ回路をさらに備える、請求項17に記載のRFシステム。
- 前記第2のRF発生器が、
前記電力増幅器内に配置された誘導クランプ回路と、
電力増幅器と通信する可変抵抗であって、前記可変抵抗が、前記誘導クランプ回路によって通信されるエネルギーを放散する、可変抵抗と
をさらに備える、請求項17に記載のRFシステム。 - 前記コントローラが、可変抵抗によって放散されるべき所望のエネルギーに従って変化する抵抗制御信号を生成する、請求項19に記載のRFシステム。
- 前記抵抗制御信号が、パルス幅変調信号またはパルス密度変調信号である、請求項20に記載のRFシステム。
- 前記コントローラが、
前記第1のRF信号と前記第2のRF信号との間の位相差に従って前記第2のRF信号の位相を変化させること、
前記第2のRF信号の電気的特性に従って前記第2の電極におけるRF電圧を制御するためにDCレール電圧を変化させることであって、DC電源が前記第2のRF発生器の電力増幅器を駆動するための前記DCレール電圧を提供する、こと、または、
前記第2の電極における前記RF電圧を制御するために前記第2のRF信号の位相と前記DCレール電圧とを変化させることであって、DC電源が、前記第1のRF信号と前記第2のRF信号との間の前記位相差と、前記第2のRF信号の前記電気的特性の両方に従って、前記第2のRF発生器の前記電力増幅器を駆動するための前記DCレール電圧を提供する、こと
のうちの少なくとも1つを行うように構成された、請求項1に記載のRFシステム。 - 負荷内の電極に第1のRF電力を供給するためのRF電力システムであって、
プロセッサと、
メモリと
を備え、前記メモリが、前記プロセッサによって実行可能で、
前記第1のRF電力の電圧が所定の電力設定点に等しいかどうかを判定し、
前記第1のRF電力と第2のRF電力との間の位相差が所定の位相デルタに等しいかどうかを判定し、
前記第1のRF電力と前記第2のRF電力との間の前記位相差に従って前記第1のRF電力の位相、
前記第1のRF電力の電気的特性に従って前記第1のRF電力のRF電圧を制御するためにDCレール電圧を変化させること、または、
前記第1のRF電力と前記第2のRF電力との間の前記位相差と、前記第1のRF電力の前記電気的特性の両方に従って、前記第1のRF電力を制御するために、前記第1のRF電力の位相とDCレール電圧とを変化させること
のうちの少なくとも1つを制御するように構成された命令を記憶する、RF電力システム。 - DC電源が、前記第1のRF電力を生成する電力増幅器を駆動するための前記DCレール電圧を提供する、請求項23に記載のRF電力システム。
- 前記命令が、前記第1のRF電力の前記位相を調整する要求を生成するようにさらに構成され、前記第2のRF電力が、前記第1のRF電力に関する制御信号に従って変化する、請求項23に記載のRF電力システム。
- 前記命令が、前記DCレール電圧を提供する可変DC電源への制御信号を生成するようにさらに構成された、請求項23に記載のRF電力システム。
- 前記DCレール電圧が前記制御に従って変化する、請求項26に記載のRF電力システム。
- 負荷の第1の電極に接続され、前記第1の電極への第1のRF信号を生成する第1のRF発生器と、
前記負荷の第2の電極に接続し、前記第2の電極への第2のRF信号を生成する第2のRF発生器と、
前記第2のRF発生器を制御するためのコントローラであって、前記コントローラが、前記第1のRF発生器または前記第2のRF発生器のうちの少なくとも1つへの制御信号を生成する、コントローラと、
前記第2のRF発生器の電力増幅器を駆動するためのDCレール電圧を提供するDC電源であって、前記コントローラが、前記第2の電極におけるRF電圧を制御するために前記DCレール電圧を変化させる、DC電源と
を備えるRFシステムであって、
前記第1のRF発生器および前記第2のRF発生器が、実質的に同じRF周波数において動作し、
前記コントローラが、
前記第1のRF信号と前記第2のRF信号との間の位相差に従って第2のRF信号の位相を変化させること、
前記第2のRF信号の電気的特性に従って前記第2の電極におけるRF電圧を制御するためにDCレール電圧を変化させることであって、DC電源が前記第2のRF発生器の電力増幅器を駆動するための前記DCレール電圧を提供する、こと、または、
前記第2の電極における前記RF電圧を制御するために前記第2のRF信号の位相とDCレール電圧とを変化させることであって、DC電源が、前記第1のRF信号と前記第2のRF信号との間の前記位相差と、前記第2のRF信号の前記電気的特性の両方に従って、前記第2のRF発生器の前記電力増幅器を駆動するための前記DCレール電圧を提供すること
のうちの少なくとも1つを行うように構成された、RFシステム。 - 前記第1のRF発生器および前記第2のRF発生器が、ソースまたはバイアス電圧のうちの一方を前記第1および第2の電極に提供する、請求項28に記載のRFシステム。
- 前記第1のRF発生器および前記第2のRF発生器が、連続波動作モードまたはパルス動作モードのうちの1つにおいて動作する、請求項28に記載のRFシステム。
- パルス動作モードにおいて、前記第1のRF発生器は、前記第2のRF発生器のパルシングを制御するために第2のRF発生器にパルス同期信号を出力する、請求項30に記載のRFシステム。
- さらに、
前記第1のRF発生器が第1のデジタル通信ポートを含み、
前記第2のRF発生器が第2のデジタル通信ポートを含み、
前記第1のデジタル通信ポートおよび前記第2のデジタル通信ポートが接続され、前記第1のRF発生器および前記第2のRF発生器が前記第1のデジタル通信ポートと前記第2のデジタル通信ポートを介して通信する、請求項28に記載のRFシステム。 - 前記第2のRF発生器が、第2のRF信号の調整を要求するために、前記第2のデジタル通信ポートを介して前記第1のRF発生器に要求を通信し、前記第1のRF発生器が、前記第2のRF信号を調整するために、前記第2のRF発生器に印加されるRF制御信号を変化させる、請求項32に記載のRFシステム。
- 前記調整が、前記第2のRF信号の振幅または位相のうちの1つである、請求項33に記載のRFシステム。
- 前記第2のRF発生器が、第2のRF信号のパルシングの調整を要求するために、前記第2のデジタル通信ポートを介して前記第1のRF発生器に要求を通信し、前記第1のRF発生器が、前記第2のRF信号のパルシングを調整するために、前記第2のRF発生器に印加されるパルス制御信号を変化させる、請求項32に記載のRFシステム。
- 前記調整が、パルス繰り返し率、電力レベル、またはデューティサイクルのうちの1つである、請求項35に記載のRFシステム。
- 前記第2のRF発生器が、
前記第1のRF信号の少なくとも1つの第1の電気的特性を検出し、前記少なくとも1つの第1の電気的特性に従って第1のセンサ出力信号を生成する第1のセンサと、
前記第2のRF信号の少なくとも1つの第2の電気的特性を検出し、前記少なくとも1つの第2の電気的特性に従って第2のセンサ出力信号を生成する第2のセンサと
をさらに備え、
前記コントローラが、前記少なくとも1つの第1の電気的特性と前記少なくとも1つの第2の電気的特性とを受信し、前記コントローラが、
前記第2のRF信号または前記第2のRF信号のパルシングのうちの少なくとも1つが調整を要求するかどうかを判定し、要求された調整を前記第1のRF発生器に通信する、請求項28に記載のRFシステム。 - 前記第2のRF発生器が、
前記第1のRF信号の少なくとも1つの第1の電気的特性を検出し、前記少なくとも1つの第1の電気的特性に従って第1のセンサ出力信号を生成する第1のセンサと、
電力増幅器と、
前記電力増幅器にDC電圧を出力するように構成されたDC発生器と
をさらに備え、
前記コントローラが、前記少なくとも1つの第1の電気的特性を受信し、前記コントローラが、前記DC発生器に関する設定点を決定し、前記コントローラが、前記設定点に従って変化するDC制御信号を生成し、前記DC電圧を変化させるために前記DC発生器に前記DC制御信号を通信する、請求項28に記載のRFシステム。 - 前記第2のRF発生器が、
前記電力増幅器内に配置された誘導クランプ回路と、
電力増幅器と通信する可変抵抗であって、前記可変抵抗が、前記誘導クランプ回路によって通信されるエネルギーを放散する、可変抵抗と
をさらに備える、請求項28に記載のRFシステム。 - 前記コントローラが、可変抵抗によって放散されるべき所望のエネルギーに従って変化する抵抗制御信号を生成する、請求項39に記載のRFシステム。
- 前記抵抗制御信号が、パルス幅変調信号またはパルス密度変調信号である、請求項40に記載のRFシステム。
- 前記第2のRF発生器が、前記DC発生器、または前記第1のRF発生器と前記第2のRF発生器とを接続するDCバスのうちの1つにエネルギーを戻すように前記電力増幅器内に配置された誘導クランプ回路をさらに備える、請求項28に記載のRFシステム。
- RF電力システムを動作させる方法であって、前記方法が、
負荷の第1の電極に印加される第1のRF信号を生成するステップと、
前記負荷の第2の電極に印加される第2のRF信号を生成するステップと、
前記第2のRF信号を生成し、前記第2の電極におけるRF電圧を制御するためにDCレール電圧を変化させる電力増幅器を駆動するためのDCレール電圧を提供するステップと、
前記第1のRF信号と前記第2のRF信号との間の位相差に従って前記第2のRF信号の位相を変化させるステップ、
前記第2のRF信号の電気的特性に従って前記第2の電極におけるRF電圧を制御するためにDCレール電圧を変化させるステップであって、前記DCレール電圧が前記第2のRF信号を生成する電力増幅器を駆動する、ステップ、または、
前記第2の電極における前記RF電圧を制御するために、前記第2のRF信号の位相と前記DCレール電圧とを変化させるステップであって、前記DCレール電圧が、前記第1のRF信号と前記第2のRF信号との間の前記位相差と、前記第2のRF信号の前記電気的特性の両方に従って、前記電力増幅器に電力供給する、ステップの
うちの少なくとも1つと
を含む、方法。 - 連続波動作モードまたはパルス動作モードのうちの1つにおいて前記第2のRF信号を生成するステップをさらに含む、請求項43に記載の方法。
- 前記第2のRF信号のパルシングを調整するために、パルス制御信号に従って前記第2のRF信号をパルシングするステップをさらに含む、請求項43に記載の方法。
- 前記第1のRF信号の少なくとも1つの第1の電気的特性を検出し、前記少なくとも1つの第1の電気的特性に従って第1のセンサ出力信号を生成するステップと、
前記第2のRF信号の少なくとも1つの第2の電気的特性を検出し、前記少なくとも1つの第2の電気的特性に従って第2のセンサ出力信号を生成するステップと、
前記第2のRF信号または前記第2のRF信号のパルシングのうちの少なくとも1つが調整を要求するかどうかを判定し、要求された調整を第1のRF発生器に通信するステップと
をさらに含む、請求項43に記載の方法。 - 設定点に従って変化するDC制御信号を生成するステップと、前記DCレール電圧を変化させるために前記DC制御信号を通信するステップとをさらに含む、請求項46に記載の方法。
- 前記第2のRF信号を生成する前記電力増幅器内に配置された誘導クランプ回路を提供するステップと、
前記電力増幅器と通信する可変抵抗を提供するステップであって、前記可変抵抗が前記誘導クランプ回路によって通信されたエネルギーを放散する、ステップと
をさらに含む、請求項43に記載の方法。 - 前記DCレール電圧のソースのうちの1つにエネルギーを戻すために、前記第2のRF信号を生成する前記電力増幅器内に配置された誘導クランプ回路を提供するステップをさらに含む、請求項43に記載の方法。
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